浅析如何在压力容器设计制造过程中降低应力集中问题

浅析如何在压力容器设计制造过程中降低应力集中问题

毛海宇

江苏盛信特种装备有限公司       江苏省靖江市          214536

摘要：改革开放以来，我国的科学技术快速进步。现阶段，压力容器是石油、化工生产的关键设备，并且安全是压力容器设计和制造过程的核心问题。因此，结合压力容器的特点，对压力容器设计及制造中如何降低应力集中的主要措施，展开了分析和阐述，其目的就是保证压力容器的安全性，为实现良好的生产效益，给予了基础性的保障。

关键词：压力容器；应力集中

引言

随着新兴技术的不断崛起，各种技术也开始进入石化产品生产过程中，在一定程度上影响了压力容器的生产，其生产过程中存在的许多问题也逐渐暴露了出来。这些问题如果不能妥善解决，最终会影响到安全生产过程使用压力容器，降低石化行业的生产效率。在这些问题中，应力集中是压力容器设计制造过程中首要解决的问题，降低应力集中是保证压力容器稳定运行的有效的对策。通过合理的技术措施，保证压力容器可以实现理想的生产价值。

1压力容器的概述

压力容器是指可以承受压力密闭的容器，该种容器在各个行业中均有广泛应用。从天然气液化处理角度出发，应用在其中的压力容器种类越来越多，这就应在保证压力容器型号和综合性能合理性和规范性情况下，满足液化天然气加工生产和储存工作实施要求。并借助压力容器对液化天然气进行有效运输，避免液化天然气运输过程中出现泄漏问题，彰显压力容器在液化天然气储存中的实际作用，确保压力容器设计制造可以满足天然气化工行业现代化发展要求。

2压力容器的特点

2.1安全性

通常情况下，工业类以及石油类企业对于压力容器在安全性能方面的要求比较高，因为压力容器中存放的物质一般比较危险，如果安全性能较差，在长期使用的过程中出现容器内物质的泄露，容易造成爆炸，将为企业造成巨大的安全事故，影响企业正常的生产和运营管理。所以，安全性是压力容器最基础的质量要求，一旦压力容器的安全性能较差，将会给企业造成严重的经济损失。

2.2产品结构参数多样性

压力容器是一种较为常用的工业机械设备，尤其是石化企业，需要使用它来存储石油产品，制药、饮食等行业中也会应用到。由于每个行业、每个企业自身对压力容器的应用均有其差异性，因此在实际应用时需根据其实际应用环境来进行设计制造和安装，这也体现出压力容器结构参数的多样性特点。在某一企业对压力容器有特殊需求时，生产制造企业便应根据其实际情况有针对性地设计、制造、安装压力容器。

2.3复杂性

随着各行业对压力容器的重视程度越来越高，不同行业对压力容器性能提出的要求存在一定差异，这就说明压力容器设计制造具有明显复杂性特点。加上压力容器的工作环境相对恶劣，在实际使用过程中往往需要承受较大的压力，在考虑各项基础特点和压力容器实际应用需求情况下，应对设计制造方案进行有效调整，对压力容器设计制造质量问题展开有效控制，妥善处理压力容器设计制造过程中各项细节问题，在压力容器多样性和复杂性特点情况下，进行设计制造工作。

3降低应力集中的主要措施

3.1压力容器棱角

在压力容器设计及制造过程的时候，需要根据实际需求，将压力容器棱角应力集中降低到最小，主要是尽量加大各类过渡型圆弧的圆角半径，这样可以使尖锐的拐角处于倒棱和倒圆的状态。同时，在压力容器接管的位置，需要除去内部尖锐的金属，并且可以利用等于50%容器的厚度作为半径，这样可以过渡的作用，有助于降低应力集中的效果。需要尽可能的降低局部结构不连续所引起的应力集中问题，这样对压力容器中脆性材料部分就会造成直接的影响。所以，在压力容器设计及制造过程的时候，需要对焊接的余高进行限制，并且根据是相关的规定，将接管端部门进行打磨形成圆角，减少棱角的产生。另外，在压力容器设计及制造过程的时候，应当保证焊接的连续性，并且在压力容器的支座上设置垫板，不能在压力容器的壳体行直接焊接，否者就会产生应力集中问题。里另外，对于机械加工或者焊接导致压力容器所产生划痕、焊疤、弧坑等问题，应当采取修磨是等措施，对压力容器结构进行调整，以此保证压力容器设计及制造过程的效果，提升压力的容器使用的稳定性和安全性。

3.2调整原料性能指标

随着我国天然气化工行业不断发展，天然气液化处理和可持续发展受到人们高度重视。而天然气冷箱本就属于一种压力容器，应从天然气液化角度出发对压力容器进行有效设计和加工制造。从改善压力容器设计制造过程中原材料局限性问题来说，就需要按照液化天然气储存要求和压力容器运行参数等方面，对制造材料的性能指标进行有效调整，避免压力容器在使用过程中受到天然气腐蚀，将压力容器在液化天然气储存中的作用表现出来。基于此，压力容器设计制造部门需要从天然气液化实施要求入手，采购性能指标达到合理标准的压力容器制造材料。在压力容器设计制造过程中，对应用在其中的材料进行性能并检验，选择性能和质量均达到标准的材料，满足压力容器设计和加工制造基础需求。对压力容器设计制造因为原材料质量和综合性能不达标而出现的缺陷问题，实施有效处理。当然也应根据天然气液化车间环境状态和基础工作实际开展情况，对比分析采用而来的制造材料，选择性能和综合指标合理的原材料进行压力容器设计制造，确保制造出来的压力容器可以满足天然气液化处理要求。这为液化天然气储存提供高质量压力容器支持，避免天然气液化处理和关联工作在实际开展过程中出现各类问题，改善液化天然气泄漏和存储不当问题，推进天然气化工行业向着可持续方向发展。

3.3优化焊接工艺，严格控制焊缝余高

在压力容器的制造工艺过程中，焊接工艺是最为重要的工艺种类。同时，在压力容器的工艺开展过程中，优化焊接工艺设计方案，严格控制焊缝余高也是避免应力集中现象发生的有效措施和方法。一方面，通过对焊接工艺及其技术方法进行改进，可以有效地提升压力容器在焊接处的性能指标，避免出现应力集中问题。在对压力容器进行焊接时，尽量避免点焊的焊接方式，因为点焊极易产生裂纹与裂缝，裂缝处的应力集中问题将会严重影响压力容器的结构稳定性，因此，应进一步通过提高焊接工艺水平，改善压力容器各方面性能。另一方面，焊接时要严格控制焊缝余高的数值，通过对焊接过程中的各项性能指标及参数进行合理控制，能够更好地提高压力容器的结构性能和压力容器的质量。同时，尽量控制焊缝的高度在合理的标准范围之内，充分发挥其对整条焊缝的保温或缓冷作用，而且还能进一步地减少焊接应力。但如果在焊接过程中缺少对焊缝余高的标准控制，将使压力容器出现应力集中的现象。综上所述，在压力容器的制造过程中影响压力容器结构和质量的因素众多，但是从工艺角度来说，进一步改进焊接工艺，保证压力容器结构的合理性，引进先进的技术手段，严格控制焊缝余高，在一定程度上可以限制应力集中的产生。

结语

综上所述，在设计和制造压力容器时，首先要关注到的是设计本身的安全性与稳定性，在此基础上关注应力集中问题。在应力集中问题产生的原因和容易产生应力集中问题的诱因查明后，才能有针对性地采取措施。只有有效解决应力集中问题，才可以确保压力容器安全稳定。

参考文献

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